生物油燃料与天然气篇1
主题词：清洁燃料、、活化油、HS活化技术、节油、环保。
面对日益严重的环境污染，全世界都在期盼着清洁燃料能够早日普及。目前公认的清洁燃料主要包括：气体燃料（天然气、液化气、氢气）、合成氢燃料（煤制油、天然气合成油）、醇类燃料（甲醇、乙醇）、生物柴油和乳化燃料。其中，使用最广泛的是压缩天然气、液化天然气和液化石油气以及掺水乳化燃料。同时，从节能的角度，清洁燃料也是替代燃料，同样具有十分重要的战略地位。所以，我国《节约和替代燃料油“十五规划”》指出：节约和替代燃料油是解决我国石油资源短缺，缓解石油供需矛盾，保障国家经济安全的重大战略措施。
清洁燃料要普及推广，就必须明了并解决以下问题：
一、
醇类燃料
1、甲醇汽油。由于甲醇对发动机及其他部件的防腐橡胶材料有较大影响，因此，除要求提高发动机压缩比外，还应对发动机进行改造或更换材质，以解决甲醇汽油的腐蚀问题；另外，甲醇为神经毒物，具有显著的麻醉作用。
2、乙醇汽油。我国从2001年起在河南、吉林两省进行了乙醇汽油的推广试点，结果不很理想。除了热值较低原因外，更主要的是由于乙醇与汽油不能直接混合，按照传统工艺生产，成本较高，且操作复杂，产品稳定性也很不理想。
二、
气体燃料
天然气、液化气。天然气和液化气是目前使用较多的两种气体替代燃料，在北京、广州、上海、深圳等城市已经使用它们；但由于技术原因，机动车使用天然气，减少了新鲜空气进入气缸的量，导致了发动机功率下降；此外，天然气含有微量的H2S，会对发动机造成腐蚀，使发动机寿命减短。液化气在使用过程中，存在蒸发器或过滤器堵塞、低温启动性差等问题。更重要的是：天然气、液化气续驶里程短，不能充分利用现有的燃料储运、分配、销售系统，需要建立各自独立的储运、销售网络。尤其是天然气，需要建立长距离的输送管道，很大程度上限制了气体燃料的推广运用。
氢气具有高热值、无污染的优点，但是其制备、储存、运输和使用都存在许多技术难题一时无法解决，加上成本太高，近十年内不可能普及。
三、合成氢燃料
1、煤制油。煤制油技术发展已经半个多世纪，通过加氢液化制造成“二甲基醚”类，目前技术比较成熟。但是，成本高，难以推广。
2、天然气合成油。同样面临成本高的问题。
四、
生物燃料
就是利用各种油料植物提炼的燃料油脂。目前，有报道说国外已经成功培育了一种生长在干旱地区的油料植物，其提炼油可以替代柴油。从长远看是可行的，但是不可能在短期内奏效。
五、
乳化燃料
乳化燃料主要是将汽油、柴油、重油等燃料与水或醇类等按一定比例混合，通过特殊工艺并添加乳化剂制造的乳化油。具有显著的减污和节能效果。因此我国也大力提倡并推广。但是，传统技术生产的乳化燃料始终离不开添加剂，因此直接导致：1、成本高；2、储运补充难；3、油水比例固定难以适应内燃机的各种工况。此三大难题成为阻碍掺水乳化燃料在世界普及的瓶颈。
通观清洁燃料的现状，可以看出，如果不能对应地解决上述问题，清洁燃料是难以替代传统燃料的。
如今，随着HS活化燃料在线合成技术横空出世，上述存在技术、成本等诸多影响普及问题的清洁燃料，相形见绌，HS活化燃料成为最经济最有效同时最易推广的清洁燃料。理由如下：
l
利用HS技术装置对纯油进行在线“活化”处理，使之生成大量“自由基”，因此燃烧更充分。
l
燃油总成本降低5-12%。
l
减污50%以上。
l
有利于降低最高火焰温度，切断了nox的生成练。
l
无须改动内燃机结构。
l
保留原供油系统，并且可以随时在纯油和HS活化油之间瞬间切换。
l
HS活化油不需要储存。
l
如常加油，无须改变传统的加油方式和储运系统。
l
可以根据工况灵活改变活化燃料成分比例。
l
活化燃料的成分由纯油、其他燃油或水等二元或三元组分按特定比例组成。
l
可以实现自控、遥控和集控。
l
可以与各种燃烧器配套。
l
使用方便、安全可靠。
l
体积小、重量轻。
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成本低。平均每生产1吨HS活化燃油仅仅耗电20度！
l
推广易。
l
生物油燃料与天然气篇2
资源我国石油能源相对紧缺,随着汽车保有量的持续增加,车用能源安全供应压力剧增,环境空气质量恶化日趋严重,节能减排成为本世纪汽车工业的主要议题之一[1]。大力发展替代燃料,实现车用燃料的多元化是应对这些挑战的有效途径[2]。我国天然气储量相对石油比较丰富,同时天然气的全球资源储量远高于石油,天然气在全球能源供应中正逐步占据越来越重要的位置[3]。
天然气在交通领域的应用已有相当长的历史,目前的主要利用方式是压缩天然气汽车(CnGV)[4],随着天然气合成液体燃料(GtL)技术的成熟和产业化发展,GtL燃料开始批量供应,一种新的利用方式正在兴起[5],这为我国能源多元化的实现提供了更多的选择。本文从节能减排的角度,利用全生命周期分析评价的方法[6],在公交客车试验结果的基础上,对包括这一路径在内的天然气基车用燃料进行了分析并与传统石油基燃料路径进行了比较。
2.燃料特性与生产供应路径
2.1.燃料特性比较
由表1可以看出,GtL燃料与传统柴油燃料特性的主要区别以及CnG燃料特性可以总结为以下几点:
(1)GtL燃料的十六烷值高,与传统柴油相比,十六烷值高出20个单位,有利于改善燃料的燃烧性质;
(2)GtL燃料的芳香烃含量几乎为零,有利于降低tHC和颗粒排放;
(3)GtL燃料和CnG燃料硫含量几乎为零,有利于降低颗粒物排放;
(4)CnG燃料的辛烷值高,与广泛使用的97号汽油相比,辛烷值高出23个单位,有利于提高压缩比,提
高燃烧效率。
2.2.供应路径设定
石油方面,目前我国石油进口依存度接近50,其中约有60的进口原油来自中东地区[7],因此设
定原油从中东地区海运至中国,然后在国内炼油厂生产加工,最后供国内柴油客车使用。
天然气方面,2007年我国进口291万吨LnG,其中有248万吨来自澳大利亚,占总进口量的85[8]。因此设定LnG从澳大利亚海运至中国,在国内加气站气化生产CnG供客车使用。
由于澳大利亚正在建设GtL工厂[9],为尽量统一燃料来源,设定GtL燃料利用澳大利亚的天然气生产,然后从澳大利亚海运至中国。
图1为三条燃料原料开采-产品生产-运输-利用的路径设定。
图1供应路径设定
3.车辆描述与运行路线
3.1.车辆描述为了获得客车在运行时的能耗和排放数据,本文选择在北京市公交系统中广泛使用的
CnG公交开展研究,具体参数见表2:
表2客车参数对比
3.2.运行路线
为了全面反映北京市公共交通的运行状况,经过调研,选取了包含城市交通拥堵路段、市内快速交通
路段、城乡结合路段在内的试验线路,具体线路如图2。试验线路总长44km,其中拥堵路段18km,快速交通路段15km,城乡结合路段11km。
图2运行路线
分析模型
模型设定在全生命周期评价模型分析中,在对结果的影响可以忽略的前提下,做如下设定:
忽略除海运以外的运输和分配环节。
忽略LnG气化制取CnG环节的能耗和排放。
在计算上游阶段某环节排放时,除电力生产外,只考虑该环节过程燃料燃烧所产生的排放,不考虑生产过程燃料时产生的排放。
每种过程燃料只设定一种最具代表性的燃烧装置。
上游阶段数据
(1)能耗数据能耗数据包括原料开采、燃料生产以及运输分配等环节的能量效率以及消耗的过程燃料的比例。其中,原油的开采在中东地区进行,考虑到该地区石油储量丰富,将其开采效率设为96[10]。原油
从中东地区通过远洋油轮运输到中国,设定其海运距离为10556公里,油轮的能量消耗率为
0.7J/(mJ?km)[11],使用的燃料为重油,相应的运输过程能量效率约为99.3。柴油、汽油、渣油的生产在国内炼油厂进行,其效率根据国内情况分别设定为95、88、95.5[12]。所有环节的过程燃料比例参考GReet模型[11]并根据国内情况做适当修改[12]。
天然气的开采和处理以及LnG和GtL的生产均在澳大利亚进行,认为其生产效率与美国接近,所以主要采用GReet模型中的数据[11],同时参考国外相关报告数据[13]。LnG和GtL从澳大利亚通过远洋
油轮运输到中国,设定其海运距离为5334公里,油轮的能量消耗率分别为1.35J/(mJ?km)和1.02
J/(mJ?km)[11],相应的运输过程能量效率分别为99.3和99.5。LnG和GtL的生产效率分别为90和
65,并认为使用单一天然气作为过程燃料[10]。电力生产方面使用天然气进行火力发电,效率设定为40[11]。各种燃料路径上游阶段的能耗如表3所示。
(2)排放数据
排放数据包括各种燃烧装置的排放因子,每种过程燃料只设定一种最具代表性的燃烧装置,排放因子
参考GReet模型根据国内实际情况做一定调整[12],具体的设定如表4所示。
4.3.下游阶段数据
(1)燃料消耗
车辆的燃料消耗来自于12米柴油和CnG公交车实际运行结果。其中,柴油客车的平均百公里油耗量
为40.12升,GtL燃料客车的平均百公里油耗量为40.56升,CnG燃料客车的平均百公里油耗量为35kg。为便于比较,根据各燃料的质量密度和能量密度,将其转化为百公里能耗,具体结果见表5。
(2)排放
利用实验室发动机eSC循环测试,获得了三种燃料在对应发动机上应用的综合排放和综合
能源消耗,由于循环测试工况来自于道路运行路谱的分析,具有比较广泛的代表性,因此认为实际道路运行的排放与实验室eSC测试排放具有对应关系。利用eSC循环的燃料消耗和道路运行的百公里油耗,将eSC排放转换到车辆道路运行排放[14]。各种燃料车辆运行阶段的Co2排放量采用碳平衡的方法计算获得。三种车辆的排放的具体数值见表5。表5下游车辆使用阶段主要数据
总能耗(kJ/100km)或排放(g/100km)
5.全生命周期分析结果比较
根据上述的设定和实际测试结果,通过模型计算,获得了三种燃料的在公交客车上使用的能源消耗、
污染物排放等指标的全生命周期分析结果,具体数值如表6所示。表6还给出了GtL路径与CnG路径相
对于传统柴油路径的节能减排效果。
表6生命周期分析结果
总能耗(kJ/100km)或排放(g/100km)
5.1.总能源消耗
如图3所示,在全生命周期内,两种天然气基燃料路径的总能源消耗均高于传统柴油路径。其中,GtL
路径的能耗超过柴油路径38.3,其原因是GtL燃料在生产阶段的效率仅为65,远低于传统柴油生产阶
段95的能源效率,而其在使用阶段采用了效率基本相同的发动机技术。而CnG路径的能耗超过柴油路
径23.9,其原因是上游阶段和下游使用阶段的能源效率都比较低,天然气开采、处理和LnG生产的综合效率只有87.3,而传统柴油从原油开采到产品生产的综合效率为91.2,二者在上游阶段相比有4个百分点的能源效率差距;而在车辆使用阶段,CnG路径使用的发动机为火花点火式,受爆震等因素的限制,其压缩比相比传统压缩着火式柴油发动机要低,导致车辆使用阶段燃油消耗高、能源效率较低。
从图3还可以看出,天然气基的两种燃料路径相比,CnG路径的总能源效率要高于GtL路径。其主要原因是GtL燃料在生产过程中要经过气化、Ft合成等化工过程,消耗大量过程能源,仅在此过程就要消耗35的过程能源,而CnG路径只需要经过燃料的液化这一物理过程,能源消耗相对低得多。尽管在车辆使用阶段,GtL路径的燃料消耗比CnG路径低,但也不能弥补燃料生产阶段的大量能源消耗,因此GtL路径的总能源效率较低。如果能够改进燃料生产阶段。高效利用化工过程的余热,提高GtL生产过程的能源利用效率,发挥GtL燃料与传统燃料供应体系和车辆技术完全兼容的特性,GtL燃料路径仍然具有独特的竞争优势。
5.2.石油替代
图4为三种燃料路径在全生命周期内,石油消耗的比较。由图可以看出,无论是GtL路径还是CnG路径,均能大幅度降低石油能源的消耗,降低幅度均超过99。其中不足1的石油消耗来自于天然气开采机具使用的柴油和海洋运输过程中油轮燃烧的渣油。因此,使用天然气基车用燃料是大幅度降低车用石油需求的有效途径之一。
5.3.污染物排放比较
图5比较了三种燃料路径在不同阶段和全生命周期内的常规污染物排放和硫化物(Sox)排放。总体上,与传统柴油路径相比,除CnG路径的Co和tHC排放外,两种天然气基燃料路径的排放物都得有所降低,具有减排的能力。
(1)pm排放
在全生命周期pm排放的比较中,三种燃料路径的差别主要体现在车辆使用阶段。GtL路径pm排放量相比柴油路径减少了33.9,其原因是GtL燃料的芳香烃含量几乎为零,远少于传统柴油17.4的含量,因此在车辆使用阶段的pm排放相比柴油路径降低36.1,而两条路径在燃料生产阶段pm排放基本相同,所以全生命周期排放GtL路径低于柴油路径。CnG路径pm排放量相比柴油路径减少了84.7,其原因>
是CnG发动机采用火花点火方式,在车辆使用阶段不产生pm排放,比柴油路径降低92.9,所以全生命周期pm排放大大降低。同时可以看出,天然气基的两种燃料路径相比,CnG路径的pm排放量要小于GtL路径。
(2)Co排放
在全生命周期Co排放的比较中,GtL路径Co排放量与柴油路径大体相当,只减少了4.8,其原因
是GtL燃料生产效率较低,燃烧了35的过程燃料,产生了较多的Co排放,但是在车辆使用阶段,由
于GtL燃料的碳含量为85,低于柴油燃料的86.6,在相同的发动机技术条件下,GtL燃料的燃烧更加充分,Co排放减少23.1,所以综合排放还是低于柴油路径的排放。CnG路径Co排放量比柴油路径提高52.9,其主要原因是CnG发动机采用火花点火的方式,在气缸壁附近容易燃烧不充分,在车辆使用阶段造成较多的Co排放,比柴油路径提高87.4,虽然在生产阶段CnG路径的Co排放量相对较低,
但是综合排放仍高于柴油路径。
(3)tHC排放
在全生命周期tHC>！<排放的比较中,三种燃料路径在燃料生产阶段的排放较少,主要的区别体现在车辆使用阶段。GtL路径的tHC排放量比柴油路径降低20.9,其原因是GtL燃料芳香烃含量较少,有利于降低车辆使用阶段的tHC排放,比柴油路径减少23.5,所以全生命周期排放较低。CnG路径的tHC排放量比柴油路径升高197.9,其原因是CnG发动机采用火花点火的方式,容易产生气缸壁壁面淬熄效应,在车辆使用阶段造成较多的tHC排放,比柴油路径高出230,导致全生命周期排放较高。
(4)nox排放
在全生命周期nox排放的比较中,车辆使用阶段的排放占主要部分。GtL路径的nox排放量比柴油路径降低7.3,其原因是GtL燃料的体积热值相对较小,发动机燃烧温度相对较低,所以在车辆使用阶段产生的nox排放量比柴油路径低9.6。CnG路径的nox排放量比柴油路径降低26,其原因是CnG发动机燃烧温度较低,降低了车辆使用阶段的nox排放,比柴油路径降低了27。同时可以看出天然气基的两种燃料路径相比,CnG路径的nox排放量要小于GtL路径,其原因是CnG发动机的燃烧温度更低一些。
(5)Sox排放
在全生命周期Sox排放的比较中,燃料生产阶段的排放占主要部分,其中运输环节远洋油轮燃烧渣油
的排放因子为1.42g/kJ,原油锅炉的排放因子是0.37g/kJ,其他燃烧装置的Sox排放因子均不超过0.01g/kJ,
因此Sox排放主要取决于原油燃烧量以及海洋运输环节。GtL路径的Sox排放量相比柴油路径降低79.2,其原因是柴油在燃料生产过程中消耗了大量的原油作为过程燃料,其中原油开采环节有60的过程燃料是原油,柴油生产环节75的过程燃料是原油;同时,由于柴油海运的距离为10556公里,而GtL的海运距离为5334公里,所以消耗的渣油量也高于GtL路径,综合以上原因,柴油路径的生命周期Sox排放高
于GtL路径。CnG路径的Sox排放量相比柴油路径降低64.5,其原因GtL路径。同时可以看出天然气基的两种燃料路径相比,CnG路径的Sox排放量要高于GtL路径,由于两者在燃料生产过程中不使用原油,同时车辆使用阶段基本不产生
Sox,差别主要体现在海运使用的渣油量上。LnG油轮和GtL油轮的能量消耗率分别为1.35J/(mJ?km)和1.02J/(mJ?km),而且两者海运距离相同,所以LnG海运使用的渣油更多,造成了其Sox排放更高。5.4.Co2排放比较
由图6三种燃料的Co2排放的比较可以看出,与传统柴油路径相比,CnG路径能够降低Co2排放,
而GtL路径增加了Co2的排放。
CnG路径降低Co2排放的原因主要来自于CnG燃料较低的碳含量。由表6的数据可知,CnG路径的总化石能源消耗量比传统柴油高23.9,但由于CnG的碳含量只有75,而传统柴油碳含量高达86.6,其综合效果是CnG路径的Co2排放量比传统柴油降低了8.5。
GtL路径导致Co2排放上升的原因在于燃料的生产阶段消耗了额外35的天然气作为过程燃料,这些天然气燃烧产生大量的Co2排放。尽管生产GtL的原料天然气的碳含量低,会降低Co2排放量,但仍然不能弥补过多的过程燃料燃烧导致的Co2排放升高。如果过程燃料采用其他可再生能源,如风能、水能等,GtL路径的Co2排放可以降低到与CnG相同的水平。
全生命周期Co2排放比较
5.5.综合节能减排效果评价
根据上述分析,将减少石油消耗、降低污染物排放和温室气体排放等效果进行综合考虑,获得了表7
的评价结果。GtL路径和CnG路径都能够有效降低石油能耗和常规污染物排放。但在温室气体排放方面,目前的GtL技术路径与当前抑制全球气候变化的要求不相符,CnG路径是一种节能减排效果十分显着的
方案。
6.结论
(1)在全生命周期内,两种天然气基燃料路径的总能源消耗均高于传统柴油路径。但无论是GtL路径还
是CnG路径,均能大幅度降低石油能源的消耗,降低幅度均超过99。因此,使用天然气基车用燃料是大幅度降低车用石油需求的有效途径之一。
(2)与传统柴油路径相比,除CnG路径的Co和tHC排放外,两种天然气基燃料路径的排放物都得有所降低,具有减排的能力。
生物油燃料与天然气篇3
主题词：清洁燃料、、活化油、hs活化技术、节油、环保。
面对日益严重的环境污染，全世界都在期盼着清洁燃料能够早日普及。目前公认的清洁燃料主要包括：气体燃料（天然气、液化气、氢气）、合成氢燃料（煤制油、天然气合成油）、醇类燃料（甲醇、乙醇）、生物柴油和乳化燃料。其中，使用最广泛的是压缩天然气、液化天然气和液化石油气以及掺水乳化燃料。同时，从节能的角度，清洁燃料也是替代燃料，同样具有十分重要的战略地位。所以，我国《节约和替代燃料油“十五规划”》指出：节约和替代燃料油是解决我国石油资源短缺，缓解石油供需矛盾，保障国家经济安全的重大战略措施。
清洁燃料要普及推广，就必须明了并解决以下问题：
一、 醇类燃料
1、甲醇汽油。由于甲醇对发动机及其他部件的防腐橡胶材料有较大影响，因此，除要求提高发动机压缩比外，还应对发动机进行改造或更换材质，以解决甲醇汽油的腐蚀问题；另外，甲醇为神经毒物，具有显著的麻醉作用。
2、乙醇汽油。我国从2001年起在河南、吉林两省进行了乙醇汽油的推广试点，结果不很理想。除了热值较低原因外，更主要的是由于乙醇与汽油不能直接混合，按照传统工艺生产，成本较高，且操作复杂，产品稳定性也很不理想。
二、 气体燃料
天然气、液化气。天然气和液化气是目前使用较多的两种气体替代燃料，在北京、广州、上海、深圳等城市已经使用它们；但由于技术原因，机动车使用天然气，减少了新鲜空气进入气缸的量，导致了发动机功率下降；此外，天然气含有微量的h2s，会对发动机造成腐蚀，使发动机寿命减短。液化气在使用过程中，存在蒸发器或过滤器堵塞、低温启动性差等问题。更重要的是：天然气、液化气续驶里程短，不能充分利用现有的燃料储运、分配、销售系统，需要建立各自独立的储运、销售网络。尤其是天然气，需要建立长距离的输送管道，很大程度上限制了气体燃料的推广运用。
氢气具有高热值、无污染的优点，但是其制备、储存、运输和使用都存在许多技术难题一时无法解决，加上成本太高，近十年内不可能普及。
三、合成氢燃料
1、煤制油。煤制油技术发展已经半个多世纪，通过加氢液化制造成“二甲基醚”类，目前技术比较成熟。但是，成本高，难以推广。
2、天然气合成油。同样面临成本高的问题。
四、 生物燃料
就是利用各种油料植物提炼的燃料油脂。目前，有报道说国外已经成功培育了一种生长在干旱地区的油料植物，其提炼油可以替代柴油。从长远看是可行的，但是不可能在短期内奏效。
五、 乳化燃料
乳化燃料主要是将汽油、柴油、重油等燃料与水或醇类等按一定比例混合，通过特殊工艺并添加乳化剂制造的乳化油。具有显著的减污和节能效果。因此我国也大力提倡并推广。但是，传统技术生产的乳化燃料始终离不开添加剂，因此直接导致：1、成本高；2、储运补充难；3、油水比例固定难以适应内燃机的各种工况。此三大难题成为阻碍掺水乳化燃料在世界普及的瓶颈。
通观清洁燃料的现状，可以看出，如果不能对应地解决上述问题，清洁燃料是难以替代传统燃料的。
如今，随着hs活化燃料在线合成技术横空出世，上述存在技术、成本等诸多影响普及问题的清洁燃料，相形见绌，hs活化燃料成为最经济最有效同时最易推广的清洁燃料。理由如下：
l 利用hs技术装置对纯油进行在线“活化”处理，使之生成大量“自由基”，因此燃烧更充分。
l 燃油总成本降低5-12%。
l 减污50%以上。
l 有利于降低最高火焰温度，切断了nox的生成练。
l 无须改动内燃机结构。
l 保留原供油系统，并且可以随时在纯油和hs活化油之间瞬间切换。
l hs活化油不需要储存。
l 如常加油，无须改变传统的加油方式和储运系统。
l 可以根据工况灵活改变活化燃料成分比例。
l 活化燃料的成分由纯油、其他燃油或水等二元或三元组分按特定比例组成。
l 可以实现自控、遥控和集控。
l 可以与各种燃烧器配套。
l 使用方便、安全可靠。
l 体积小、重量轻。
l 成本低。平均每生产1吨hs活化燃油仅仅耗电20度！
l 推广易。
生物油燃料与天然气篇4
[关键词]燃料喷射动力学模型；压缩天然气；两用燃料；多点喷射；动力损失
目前在汽车上使用的压缩天然气单燃料或汽油―压缩天然气两用燃料系统多采用混合器预混合式或者稍微先进点的多点喷射式燃料供给方式，这样不仅不能达到与原来的燃用汽油相比降低排放污染物之目的，而且还会使排放进一步恶化，发动机的动力性显著下降，同时燃料经济性没有得到应有的发挥。本文介绍了基于燃料喷射动力学模型的压缩天然气多点喷射系统的开发，通过采集发动机的运行状况参数和精确计算、修正及补偿压缩天然气的喷射量和喷射时刻，在满足排放法规的基础上，达到最好的动力性和燃料经济性。
1燃料喷射动力学模型介绍
四冲程火花塞点火非直喷发动机有3个状态变量：进气歧管内的空气质量或者是进气歧管内的空气压力，进入燃烧室的燃料质量流动速率和发动机转速。
第一个状态变量，即进入进气歧管内的空气质量流动速率可用如下模型表示
（1）
为进入进气歧管内的空气质量流动速率；为最大的空气质量流动速率；为标准化油门特性；为标准化压力比影响函数，即进气歧管内的空气压力对大气压力比的函数。
第二个状态变量，即进入燃烧室的燃料质量流动速率。对于非直喷的发动机，我们考虑燃料从进气歧管喷入，并且喷入进气歧管的燃料全部进入燃烧室。这时考虑燃料喷射系统两个因素：喷射器的滞后和燃料在输送过程中的延迟，于是可建立燃料喷射过程的动力学模型
（2）
为进入燃烧室的真实燃料速率；为控制单元发出指令所要求的燃料质量流动速率；为有效燃料供应时间，它考虑了上述喷射系统的滞后因素，可用以下模型表示
（3）
λ为空燃比，为可控参数；n为发动机转速，即第3个状态变量[1]。
对于式（1）中，若某款已经定型的发动机，其油门特性已经确定，当油门开度最大时，和都为固定值，因此就是全油门时的发动机进气空气质量流动速率，它表征了发动机的外特性状态。由式（3）可知：控制单元所要求的燃料喷射量可由一个状态量发动机转速n和2个控制量：空燃比λ和有效燃料供应时间τf来决定。
2压缩天然气供给系统介绍
点燃式发动机目前普遍使用汽油为燃料，其燃烧产物中的有害成分所带来的环保问题已经为人类所重视，同时人类正面临着能源危机，于是人们纷纷研究并已经开始使用清洁能源和替代能源。作为燃烧特性与汽油比较接近，燃烧产物比汽油环保，价格相对低廉的天然气已经在一定范围内作为汽车替代燃料进行使用。人们已经对汽油―压缩天然气两用燃料车进行研究、开发、制造并使用，目前常见的有混合器预混合式和多点喷射式天然气供给系统。
2.1混合器预混合式压缩天然气供给系统
混合器预混合式压缩天然气供给系统只是简单地将压缩天然气进行减压，直接经由节气门前的混合器与空气进行混合后由发动机吸入气缸内进行燃烧，与汽油“化油器”相类似，具体见图1。由式（3）可知该天然气供给系统完全并未对燃料喷射量的2个控制量：空燃比λ和有效燃料供应时间τf进行控制。
图1混合器预混合式压缩天然气供给系统
这种混合气生成方式无法保证进入气缸内的混合气能够实现均质燃烧，无法确保其燃烧产物达到环保要求，也不能得到较好的燃气经济性，未能充分发挥天然气燃料的优势；而且容易在气缸内部形成积碳和不正常燃烧，影响发动机的输出特性，特别是动力性下降较严重，功率损失一般在15%左右，扭矩损失在10%左右，热效率低，尤其在低速中小负荷工况燃料利用率低。由于天然气是气态，当采用混合器预混合供气方式时，天然气就会占据进入气缸的部分空气量，使得充气系数比使用汽油液体燃料大约降低10%，使发动机功率及扭矩有所下降[2]。还由于天然气密度比空气小，进气管内的天然气很容易漂浮在进气管内壁的上表层，容易产生回火，甚至发生爆炸等危险。
2.2多点喷射式天然气供给系统
多点喷射式天然气供给系统是一种较混合器预混合式更进一步的供气系统（如图2）。
该系统是将气体喷射器布置在各缸进气歧管靠近进气门的前端，可以对每一缸进行定时定量供气，通常叫多点气体喷射系统。它实现了对天然气供给进行质的控制，使天然气在气缸中得到较充分地燃烧，使它作为气体燃料的燃烧特性和低排放特性得到较好地发挥，因而一定程度上改善了天然气发动机的动力性（比汽油约降低8%）、排放水平（一般实车可达到eURo-Ⅱ）和经济性。该系统对天然气行分缸供给，相比混合器预混合式可以减轻和消除由于气门重叠角存在所造成的燃气直接溢出、恶化排放和燃料浪费的问题，而且可以有效地解决发动机回火进而导致进气管爆炸等问题。该系统在进气门前端进行喷气，可以降低供气对进气冲量的影响（与汽油相比下降6%～8%）[2]，提高了充气效率，因而发动机的输出特性也有所提高。
图2多点喷射式压缩天然气供给系统
多点喷射式天然气供给系统仅仅将发动机原来的汽油信号简单地转换成喷气信号，即CnG控制单元只采集原控制单元的喷油信号，然后根据天然气与汽油的热值换算关系，未经任何的修正而将喷油量转换成相应的喷气量并指示燃气喷射器向发动机各缸喷气；同样喷射正时也是直接沿用原来的汽油喷射正时信号，空燃比控制也直接沿用原来的汽油燃料的控制策略。气体燃料的天然气与液体燃料的汽油相比，其燃料特性和燃烧特性有较大的差异，它们的物相、热值、辛烷值、着火极限、着火点、火焰传播速度以及燃烧温度和燃烧产物等均有所不同[2]，因此它们的控制参数：空燃比λ和燃料供应时间τf应有所不同。从式（3）可以知道，该多点喷射式天然气供给系统未对天然气供给进行精确控制。
2.3基于燃料喷射动力学模型的天然气多点喷射系统
由燃料喷射动力学模型可知，要实现对天然气供给的精确控制，首先要知道发动机的运行状态：发动机转速、水温、节气门开度、进气温度和压力等，乃至车辆的运行状态：车速、氧传感器信号、加速减速等以及天然气供给系统的状态：燃气温度、燃气导轨内压力等（见图3）；再根据以上状态参数，对原来的汽油喷油脉谱进行修正得到最优的有效天然气供应时间τf，在保证排放的前提下，以得到最好的动力性输出和燃气经济性为目标对空燃比λ进行调整，从而得到精确控制的天然气喷射量mfc，最后实现对天然气喷射系统的精确控制。
图3基于动力学模型的天然气多点喷射系统
3基于喷射动力学模型的多点天然气喷射系统开发
3.1天然气喷射系统匹配标定
基于喷射动力学模型的多点天然气喷射系统是CnG控制单元以原车控制单元中的喷油信号为基础，接收发动机、天然气系统和车辆各相关传感器的输入信号，然后根据这些信号和原车控制单元中的自学习值并结合算法对原车喷油信号进行转换、修正等处理，最终确定该时刻的喷气时间，并驱动燃气喷嘴向相应的气缸供气（见图4）。
图4天然气控制单元信号处理
3.1.1系统信号处理
要实现对CnG喷射量的精确控制，喷射系统就要接收如下的输入信号并进行利用：
喷油时间信号：原来发动机控制单元中的喷油信号，是控制喷气量的最主要基础参数。
转速信号：作为发动机重要状态参数，转速信号有两项功能，一是作为喷油信号转化为喷气信号的校正参数之一；二是用于判断发动机工作状态是否处于运行还是静止状态。
发动机水温：确定汽油-燃气转换时间和在运行中作为修正喷气时间的重要参数。
燃气温度：用于修正喷气时间。当燃气温度变化时，燃气密度及能量将会发生变化，喷气时间也需要相应地延长或缩短。
燃气压力：用于修正喷气时间。当燃气压力变化时燃气密度及能量将会变化，喷气时间也需要相应地延长或缩短。当气瓶内压力过低或过滤器堵塞时系统将自动切换为汽油运行。
气量传感器：该信号取自减压阀上的压力传感器，用于感知气瓶中天然气储量。
3.1.2喷气信号匹配
系统工作时CnG控制单元以原车喷油信号为基础输入信号，读取每个汽油喷嘴的控制信号，并实时采集氧传感器反馈的信号、水温信号、转速信号、节气门开度信号等，计算燃气喷射时间基本量，再经发动机水温、燃气温度及燃气压力等参数校正后，确定该工况下的喷气时间，最终将其转化为燃气喷嘴的控制信号向相应的发动机气缸供气。
天然气作为气体具有可压缩性，其密度受到环境及其物理特性的影响而在很大范围内变化，这些因素必须对天然气喷射总量加以补偿，确定补偿系数时考虑以下参数：导轨内天然气压力pu，进气歧管绝对压力pd和天然气温度tg，由他们可得条件参数：压力差Dp=pupd和压力比p*=pd/pu。
相对于汽油，天然气的燃料特性有些不同，在将原车的喷油时间转化为喷气时间信号时需考虑这个因素。当发动机处于冷态及急加速状态时，喷油时间将会比正常状态下延长，用于补偿由于燃油未充分雾化所造成的燃料不足；但对于气态的天然气来说不存在雾化不充分的问题，因此喷气时间需进行较大程度的校正。
当天然气通过喷嘴的气流速度为音速时，最容易获得最佳空燃比λ，气体流速为音速的必要条件是p*<0.5，即导轨内天然气压力pu为发动机进气歧管绝对压力pd的二倍以上。
对于天然气温度tg，我们可以从天然气量与其温度的平方根成反比可以进行燃气温度补偿。
对于天然气系统稳定流量、喷嘴开启及关闭时间对实际喷气时间的影响，系统在软件上进行了补偿：天然气喷嘴在气缸处于进气冲程或稍微提前开启，以达到最佳的进气时刻。
由于实现了由喷油时间对喷气时间的精确转换与匹配，CnG控制单元可使用原车控制单元的各项修正信号及自适应值，并保留原来所有对信号的处理及计算方式。
3.1.3汽油、天然气切换匹配
汽油―天然气两用燃料车正常情况下使用汽油进行起动。当发动机运行且油/气转换开关置于CnG位置时，CnG控制单元自动检测存储器内的转换条件。当发动机水温到达转换条件时，控制单元首先指示气瓶电磁阀开启，CnG经减压阀减压并经滤清器过滤后到达气轨。其次检测当发动机转速、加速或减速、燃气温度及转换最短时间均达到要求时，系统切换到天然气工作状况：CnG控制单元驱动燃气喷嘴工作，同时汽油喷嘴被切断防止混燃。
当车辆CnG气量不足时，系统将自动切换至汽油状态，并伴随蜂鸣器响声提醒司机加气。当发动机熄火或转换为汽油运行时，系统将电磁阀关闭转回汽油模式。
当汽油系统出现故障或汽油用光而无法启动发动机时，可按照以下方式进行CnG直接启动：先打开点火开关但不起动发动机；再将燃料转换开关按钮置于汽油位置，然后再置于CnG位置也不起动发动机；等到CnG状态指示灯持续亮时就可以直接以CnG启动。
3.1.4自诊断系统
该系统具有自诊断功能，当系统使用CnG出现故障时，CnG状态指示灯将会慢闪，以显示故障。当系统出现的故障影响到正常的CnG运行时，系统将会自动转换为汽油行驶，这时汽油状态指示灯亮，CnG状态指示灯慢闪，同时蜂鸣器报警。
4.2基于动力学模型的多点喷射天然气―汽油两用燃料车开发
我们采用得利卡（车辆基本参数见表1）为基础车型进行天然气―汽油两用燃料车型的技术开发工作，对其发动机进行改造：进、排气门座、进气门、活塞及活塞销组、活塞环组和进气歧管采用CnG专用件，在进气歧管下端靠近进气门处加装天然气喷咀；对其电路进行了改造：加入油气转换器和天然气控制单元并与原来的汽油控制单元建立起信息沟通和信号共享的通讯；在燃料供给系统上加入一套天然气供给系统,包含气瓶组、气瓶阀、充气阀、压力表、减压阀、滤清器、气轨及相应的管路等，具体见图3。
得利卡基础车型满足排放eURo-Ⅲ要求，在对其进行两用燃料车型匹配标定时采用的策略：使用CnG的条件下，以保证满足排放eURo-Ⅲ作为约束条件，以整车的动力性作为第一目标，燃气经济性作为次目标。最后按照三菱汽车的测试规范eS-m950300C进行发动机性能测试，获得发动机的外特性（带整车进排气系统）参数，见表2。从表2可见燃用天然气时与燃用汽油时相比：低速扭矩特性比较接近，约降低3%，在最大扭矩点时约降4%，最大功率点约降4.3%，而且可以看出随着转速的升高，功率和扭矩下降趋势越大越明显，这主要是由于天然气占用了气缸内的部分体积，导致充气效率降低所致，但是整个动力损失能够在5%以内。由于天然气的燃点比较高，抗爆性比较好，如果进一步提高发动机的点火能量，并加大点火提前角，那么发动机的输出特性将会进一步提高。
根据国标GB/t12543-2009等（见表3），从整车的动力性实验数据，也可以看出类似的趋势，但是整车动力损失比较大，除了与使用CnG后发动机的输出特性有所降低有关以外，还有另外一个原因就是增加了CnG供气系统零部件，整车的质量增加，车辆的整车动力匹配性没有得到较好地匹配，要想得到理想的整车动力性，就要对整车的传动系统进行重新优化匹配。
4结论
（1）基于喷射动力学模型的多点天然气喷射系统能够较精确地对天然气喷射量进行控制，从而较有效地降低发动机在动力性方面的损失，同时能够确保良好的排放性能。
（2）为了提高使用天然气的两用燃料车整车动力性，除了采用基于喷射动力学模型的多点天然气喷射系统外，还需要对整车的传动系统和点火系统等进行进一步优化匹配。
参考文献：
[1]庄继德.汽车电子控制系统工程[m].北京：北京理工大学出版社,1998.
[2]孙济美.天然气和液化石油气汽车[m].北京：北京理工大学出版社,1999.
DevelopmentofCnGmulti-pointinjectionSystemBasedontheFuelinjectionDynamicmodel
LinJian
(ResearchandDevelopmentCenter,FujianDaimlerautomobileCo.,Ltd.,Fuzhou350119,China)
生物油燃料与天然气篇5
一、减负增效
燃料的知识主要是知道化石燃料是人类社会重要的自然资源；了解石油液化气、汽油、煤油等都是石油加工的产物；了解使用氢气、天然气（或沼气）、石油液化气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。这节内容和生活联系比较密切，是大家耳熟能详的，学习时很容易理解。重点在于学生能知道生活中常见的燃料和正确的使用，能写出有关燃料燃烧的化学方程式，能利用质量守恒定律推断燃料的元素组成，并会用化学的方法计算并选择最合适的燃料。
首先对燃烧的条件要充分掌握并学会应用。燃料的使用和燃烧的条件也息息相关，合理的利用燃烧的条件可以促进对燃料的综合利用，并减少环境污染。其次，对燃料的利用还和资源的综合利用和新能源的开发密切联系，一方面要了解我国能源与资源短缺的国情，另一方面还需认识到资源综合利用和新能源开发的重要意义。
二、链接中考
例1（2011南通）认识燃烧原理可以合理利用和控制燃烧反应。下列说法正确的是（）
a．物质与氧气反应时都会发生燃烧
B．只有燃烧反应可将化学能转化为热能
C．增大可燃物与空气的接触面积，可促进燃烧
D．煤炉生火时，用木材引燃是为了提高煤的着火点
考点燃烧的三个条件，燃烧的能量转化，完全燃烧与不完全燃烧。
分析本题考查燃烧的三个条件的实际应用：有可燃物、与氧气接触，达到着火点三者缺一不可；燃烧在实际生活中主要利用其热能；完全燃烧与不完全燃烧的重要区别之一就是与空气的接触面积，且增大与空气的接触面积促使燃料完全燃烧，释放较多的热能，达到对燃料的充分利用。
解答a.物质的燃烧除了需要氧气，还需要具有可燃性且达到着火点，三者缺一不可，故a错误。
B.在化学变化中，只要是放热的反应，都是将化学能转化为热能，故B错误。
C.增加与空气的接触面积，燃烧会更充分，故C正确。
D.物质的着火点是属于固有属性，一般不会改变，只能是提高温度达到可燃物的着火点，故D错误。
答案C
点评正确理解燃烧的三个条件是同时具备，在与空气接触面积较大时，可使燃烧更加充分；在描述着火点时，是使温度达到着火点，而并不是提高着火点。
例2（2011无锡）煤、石油、天然气是重要的化石燃料，下列关于化石燃料的叙述错误的是（）
a．石油是一种化工产品
B．将石油分馏可得到多种产品
C．将煤隔绝空气加热可制得焦炭
D．煤、石油、天然气是不可再生能源
考点煤，石油，天然气的综合利用
分析本题考查化石燃料即可以直接作为燃料，也可以经过煤的干馏和石油的分馏达到对燃料的综合利用。
解答a.石油是一种化工原料，可经过分馏得到油液化气、汽油、煤油等，故a错误。
B.油液化气、汽油、煤油等都是石油加工的产物，故B正确。
C.煤隔绝空气加热可制得焦炭，焦油和焦炉煤气，即煤的干馏，故C正确。
D.化石燃料是属于不可再生资源，需要合理使用，综合利用，故D正确。
答案a
点评化石燃料是一种不可再生资源，除了可用作燃料使用，还可以将煤干馏和石油分馏得到更多的产品，煤和石油也可以生产出塑料、橡胶等材料。
三、思考发现
（2011苏州）下列观点符合质量守恒定律的是（）
a．煤燃烧后剩余残渣的质量减轻了
B．一定条件下，So和o生成So,反应前后分子总数不变
C．8gCH完全燃烧生成8gCo
D．某有机物在空气中燃烧只生成Co和Ho，则该有机物一定含有碳、氢、氧元素
考点质量守恒定律中的质量守恒、元素守恒，利用化学方程式进行简单计算
分析本题考查质量守恒定律的实质，元素不变、原子种类和数目不变、参加反应的总质量和生成物的总质量守恒。
解答a.煤燃烧生成气体Co，剩余的残渣质量比反应前的总质量轻，故a正确。
B.2个So分子和1个o分子反应生成2个So分子,分子总数不等，故B错误。
C.根据质量守恒定律，CH完全燃烧生成Co和H2o,所以Co质量小于8g，故C错误。
D.只能说明一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素，故D错误。
答案a
点评质量守恒定律中燃料的元素组成判断，注意氧元素的判断，因为氧气中已经提供了氧元素，所以燃料中是可能含有氧元素；分子的总数不一定相等，但是原子的总是一定相等；在判断反应前后质量变化时，关键要注意气体的质量，因为气体看不见，所以很容易被忽视，貌似质量前后减少或增加，其实仍然遵循质量守恒。
四、学会应用
跟踪练习：“绿色亚运”是2010年广州亚运会的主题之一。为减轻大气污染，必须要加强对工业废气和汽车尾气的治理。根据所学知识回答下列问题：
（1）化石燃料包括煤、石油和。
（2）酸雨是指pH（填“＞”“＜”或“＝”）5．6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因。正常雨水的pH约为5．6，原因是。
（3）煤的气化是高效、清洁利用煤的重要途径，可将煤炼成焦炭，再将焦炭在高温下与水蒸气反应，得到Co和H2。其中，焦炭和水蒸气反应的基本类型属于。
（4）在汽车尾气排放口加装“三效催化净化器”，在不消耗其他物质的情况下，可将尾气中的Co、no转化为参与大气循环的气体和无毒的气体。该反应的化学方程式为。
答案
（1）天然气
（2）＜大气中的Co溶于水的缘故
生物油燃料与天然气篇6
摘要：压缩天然气汽车的发展一定程度上缓解了环境污染和能源紧张的问题，本文对压缩天然气汽车发动机的性能和其中存在的问题做了详细的分析，为天然气汽车的发展提供了理论依据。
关键词：天然气；发动机；性能
1、引言
随着我国汽车工业的发展，汽车保有量不断增加，能源紧张和环境污染的问题越来越突出。相关汽车生产厂家不得不寻求更加经济、环保的替代燃料。近年来，我国许多大、中城市，如北京、上海、武汉等地，相继推广和使用了压缩天然气城市公交车和出租车。压缩天然气汽车仅需在传统汽车动力供给系统上稍加改装就可正常使用，并且燃料资源丰富，价格低廉，排放废气中Co2含量比汽油少25%左右。所以采用了压缩天然气汽车无论从经济效益还是社会效益都取得了良好的效果。
2、天然气汽车发动机系统
目前，天然气汽车按燃料供给方式的不同可分为3类：单燃料天然气汽车、两用燃料燃气汽车和双燃料汽车。
2.1单燃料发动机系统
单燃料发动机系统是指使用天然气作为单一燃料的发动机，它是按照天然气特性设计的发动机，去除原有的油箱和燃油滤清器，对发动机进气系统进行调整，整车性能大为提高。但由于压缩天然气供气网络不健全和压缩天然气汽车行驶续航里程小的缘故，使用量较少，成本较高。
2.2两用燃料发动机系统
在汽油车的基础上增加压缩天然气系统而成的既能使用汽油又能使用压缩天然气的两用燃料发动机。可在两种燃料间切换使用，但不可同时使用。由于其改装方便，费用低廉，目前广泛使用。由于发动机机械结构并未发生实质变化，故整车性能下降较多。
如图1所示为CnG供给系统流程具体工作过程：气瓶阀开启，高压气体从气瓶内流出，经过高压管路到达减压器，减压器高压截止阀开启，高压气体经过减压器减压和稳压，变成低压气体，通过低压气管进入高频电磁阀组（燃气共轨），在高频电磁阀组的下，通过分配器官和喷嘴接头进入到发动机进气歧管参与燃烧。
2.3双燃料发动机系统
在柴油车上增加CnG系统，能够单独使用柴油，同时又能使用CnG—柴油混合燃料的双燃料车。它是以压燃少量喷入缸内的柴油作为“引燃燃料”，天然气作为主要燃料，通过混合气同空气混合进入气缸，形成比较均匀的混合器。但控制较为复杂，天然气的替代率低、成本相对较高。
3、压缩天然气汽车发动机性能分析
天然气（CnG）是一种高效、洁净、廉价的工业和民用燃料。其主要成分是甲烷，分子式为CH4，具有抗爆震性能高、混合气发火界限宽、燃料燃烧完全、排放较好的特点。
3.1动力性
发动机的输出功率和扭矩决定了发动机的动力性，而混合气热值又决定了发动机的输出功率和扭矩，由于天然气混合气热值为3394kjm-3，仅为汽油机的88.4%，所以二者都在相同混合气浓度下工作，天然气发动机动力性下降11.6%。同时，发动机的充气系数也是衡量发动机输出功率的重要指标之一。采用气态CH4作为燃用燃料，当采用缸外预混合方式时，就会占据部分进入气缸的空气量，充气系数比使用液体燃料大约低10%左右，发动机功率有所下降。由于天然气辛烷值较汽油机大幅度增加，所以发动机很少有爆震现象，发动机水温、机油压力保持原有状态，工作平稳，故天然气发动机动力性下降不会影响汽车正常行驶。
3.2排放性
天然气混合均匀性要好于采用液态燃料的汽油发动机，因此燃烧更加完全，排放的微粒物少。Co作为CH4燃烧的中间产物，受发动机空燃比影响较大。当实际空燃比低于理论空燃比时，随空燃比的下降，Co浓度激剧增加；反之，随空燃比上升，Co浓度降低。天然气燃烧时，火焰温度及传播速度均小于汽油，辛烷值却远大于汽油，所以适当增大点火提前角，延长天然气燃烧时间，使得燃烧更加完全，Co的排放含量也会降低。从tHC的生成机理考虑，CnG燃烧时造成tHC排放的激冷作用、积碳吸附等较汽油有所减少，因此CnG燃料在同等条件下可以较好地减少tHC排放物的生成。由于在燃烧时缸壁的激冷作用，使得紧靠缸壁的气体火焰传播不到，这样混合气中CH4就随废气一同排出。但总体来讲，天然气混合均匀，燃烧完全，同时点火提前角的增加，延长了高温燃烧时间，CH4能够更加充分燃烧，tHC排放量进一步降低。no含量的多少由燃烧温度直接所决定。由于天然气燃烧温度及混合器热值比汽油低，所以no含量不会太高。但由于增大点火提前角和提高空燃比后，高温燃烧时间变长以及o2含量的增多，这使得no含量增加，故no排放含量有加剧可能性。试验表明，Co、tHC含量较之汽油机排放显著下降，但noX有所上升。所以必须采用高精度电子控制技术优化燃烧技术，匹配天然气专用三效催化器，方可有效改善天然气发动机排放性能。
3.3经济性
天然气发动机经济性主要由燃料本身的价格和将其应用于汽车时所需设备的附加成本所决定。从生产成本上看，天然气最经济。例如目前，武汉地区93#汽油价格为7.2元/L，，而压缩天然气价格为3.6元/m3，假定一辆汽车年平均行驶35000km，按市区行驶工况8.5L/100km燃油消耗量和8L/100km燃气消耗量计算，每年最低需耗汽油约2975L，合人民币21420元，如改造成压缩天然气汽车，年共需耗压缩天然气约2800m3，合人民币10080元，可节约资金11340元，由此可见压缩天然气汽车经济效益十分显著。再者天然气发动机燃烧时混合气混合均匀、燃烧完全、抗暴性能好，发动机积碳较少，可有效降低维护与修理次数，车辆后期维护费用大幅降低。同时，随着我国汽车工业的不断发展壮大，装载天然气发动机的汽车价格与其汽油发动机的价格不相上下。所以总体而言，采用天然气发动机的经济性要显著好于汽油发动机。
4、结束语
压缩天然气作为一种常规燃油的替代品之一，有着其他燃料发动机无法取代的优势，具有重要的环境保护作用和良好的社会经济效益。但其动力性下降，功率损失较严重的问题仍然存在，如何利用好现有的高精度发动机电控技术，是提高压缩天然气汽车发动机整体性能的关键。（作者单位：武汉商学院机电工程与汽车服务学院）
参考文献：
[1]孙济美.天然气和液化石油气汽车.北京：北京理工大学出版社，1999（3）.
生物油燃料与天然气篇7
近年来，随着国民经济持续高速发展，城市汽车拥有量也随之大幅度提高，城市汽车尾气的排放量也在不断增加，汽车尾气带给城市大气的污染也越来越严重。使用清洁燃料是减少环境污染的良好对策之一，通过世界科学家不懈的研究和实践，发现能取代石油成为世界主要能源消费的，不是风力、潮汐、太阳能，而是天然气。天然气是一种优质、清洁的内燃机燃料，它与柴油相比价格低、甲烷值高、燃烧性能好、发热量大、不结焦、烟尘少，燃烧后nox排放量低、Co、碳氢化合物等大都在规定排放量以下。据近20年统计数据表明，世界天然气的消耗大致以每年2%～3%的速度递增，在当今世界能源消费结构中达到24%，是继煤和石油之后的第三大能源随着国家不断推广燃气汽车，城市CnG加气站的数量不断攀升。所谓的CnG加气站就是经压缩机将天然气加压至25.0mpa，通过优先/顺序控制盘为储气井组充装天然气，或直接输送至加气机或者加气柱为CnG燃料汽车加气；或是将压缩好的CnG用拖车拉进站后，经卸气柱进入天然气增压机，经增压机等压压缩后的高压天然气经加气机直接向汽车加气。CnG加气站做为CnG汽车的配套设施，如建设速度过慢将会影响当地CnG汽车产业的发展。
一、CnG天然气产业生产现状
目前，CnG（压缩天然气）已成为除汽油、柴油之外使用最广泛的汽车能源之一。当今全世界有60多个国家拥有CnG汽车，主要分布在天然气资源丰富的意大利、阿根廷、巴西、巴基斯坦、美国、印度、土耳其和东南亚等国家，总量达到500多万辆，建成CnG加气站近9000多座。早在20世纪80年代中期，我国四川地区就利用当地丰富的天然气资源开始推广使用天然气汽车。随着汽车尾气造成大气污染的日益严重，石油资源紧缺的态势逐渐明显和西气东输、川气出川、陕气进京和北气南下等工程的顺利推进，1999年在北京、天津、上海、西安等12个城市和地区率先开展了燃气汽车的推广应用工程。
二、CnG加气站项目建设的背景
党中央、国务院高度重视节能降耗、污染减排工作，总书记、总理多次做出重要指示，从全局和战略的高度，充分指出节能减排的重要意义。天然气汽车的最大特点是“清洁”，与燃油汽车相比，燃气汽车尾气排放中的污染物：Co2可降低70～80%，HC可降低30～40%，noX可降低10～30%，且不含铅、硫化物和碳烟。因此，推动汽车使用天然气，将有效地减少城市大气环境污染，是贯彻“节能减排”政策的一项有力措施。
《关于实施“空气净化工程―清洁汽车行动”的若干意见》、《清洁汽车行动实施办法》和《清洁汽车关键技术攻关及产业化项目指南》等文件，提出国家将从燃料税收、价格、加气站建设用地等方面制定优惠政策，鼓励支持燃气汽车的发展，大力支持燃气汽车的发展。
建设CnG加气站，推广使用CnG燃料汽车的目的是为了减少汽车尾气污染、改善城市大气环境、降低车辆运营费用，具有显著的社会经济效益。因此建设CnG加气站对实现物质文明和精神文明的现代化城市具有重要意义。
由于燃料的天然气化，减少了城市大气污染，不仅改善了城市的感观环境，也改善了居民的生活环境，特别是大气中严重危害居民身体健康的二氧化硫、氮氧化物、烟尘等有害物质浓度的降低，将对提高城市居民的健康水平产生积极的促进作用。同时，本工程实施将使节省大量的环境治理费用，具有显著的环境效益。
三、CnG加气站项目建设的必要性
目前，中国年进口石油的依存度大于50%，为了调整进口能源的结构，增加天然气的进口，国家已强制执行节能减排政策，并进行能源调整，实施“节能与替代石油”工程。新能源天然气在运输行业的广泛使用，将在运输业节能降耗，缓解石油供应紧张状态，同时减少国家机动车排放、降低尾气污染，提高运输企业效益和运行效率；
与此同时，随着国际原油价格直线上升，国内汽油价格也随着不断上涨。与传统燃料相比，CnG具有热值高、开采成本低的优点，价格相对稳定。随着燃油价格的不断攀升，CnG相对于燃油的价格优势越来越明显，因此以CnG为燃料将大大降低车辆运行费用。下面我们对CnG与汽油、柴油的性能进行分析比较：
汽油与CnG性能对比表
柴油与CnG性能对比表
汽油和CnG作为燃料经济效益比较表：（以公交车日行驶150km）
能过以上比较可以看出，以CnG为燃料替代汽油每天燃料成本减少163.03元，以CnG为燃料替代柴油每天燃料成本减少120.25元，大大降低了车辆的运营成本。
生物油燃料与天然气篇8
目前国内燃煤热电厂集中供热与分散的锅炉房相比，具有节约能源、占地少、改善环境的优点，但也存在一些弊端，随着市场经济的发展，其弊端越来越明显。首先是投入大、费用高，城市热网的建设需要大量资金，要建设供热系统管路，因而供热成本很高。在计划经济体制下，建设运行费用由政府负担，其经济效益差的一面没有反映出来，而在如今的市场经济下，由于供热收费欠费引起的问题越来越多，国家也不堪重负。其次是由于计量不规范，热控水平不高，以至热网管理落后，供热各环节浪费太大，尤其是公共建筑在无人时也持续供热，节能变成了浪费。同时原有城市规划对热网考虑不够，使增建的热网管道影响城市美观，同时敷设时需要部分建筑物拆迁等。另外城市中的热电厂增加了市内污染物的排放，使局部环境恶化。因此有必要借鉴发达国家的经验，如一些国家采用分散供热的模式，工业企业自备热电站和分散的小型热电站相现结合的方式，分别满足工业和居民的热需求。在这种情况下，燃用天然气的燃气机成为人们选择的主要供热发电设备之一。
早在1894年已有了以天然气为燃料的发动机，经过不断发展和完善，形成了可燃用多种燃料（包括垃圾填埋场产生的填埋气）的燃气机和燃天然气－轻柴油的双燃料柴油机。为了更好地节约能源，还充分利用废热供热或再次发电，实行热电联供，大大增加了经济性。从效率上来说，单机输出功率50mw以下的热机以柴油机和燃气机为最高，发电效率可达40%以上，热电联供效率更高达80%；单机功率大于50mw时，燃气－蒸汽联合循环机组的效率较高。有鉴于此，目前国际上燃气机及双燃料柴油机应用很广。
二、燃气机机型介绍
目前世界上比较有代表性的燃气机制造企业有总部设在瑞士的wÄRtSiLÄnSD公司的燃气机，其功率范围在1000~5500kw、德国manB&w公司的双燃料柴油机，其功率范围在2400~16200kw，还有奥地利JenBaCHeR公司的70～2700kw燃气机。下面对这几种机组分别作一简单介绍。
1.wÄRtSiLÄnSD公司的燃气机
瓦锡兰恩斯迪集团公司是世界最大的中速柴油机及燃气机设备制造公司，该公司有燃天然气的燃气机（2100kw～5500kw），也有燃气－轻柴油双燃料机组（4300kw～15800kw）。这里主要介绍它的燃气机。
影响内燃机nox生成的主要因素是温度和空气－燃料比，较低的温度和较高的空气－燃料比可降低nox的排放。瓦锡兰的燃气机采用稀薄燃烧控制技术，较高的空气－燃料比使气缸中与燃料的混合的空气量多于燃烧所需要的量，并且混合均匀，这不仅大大降低nox的排放，而且提高了机组的燃烧效率。稀薄的混合物点火和燃烧是通过预燃室实现的，预燃室内采用火花塞点火，为主燃烧室的燃烧提供了能量。
自动控制监测系统weCS8000为分布在整个发动机的微型信息处理器，并划分为不同功能，包括主控制块（mCU）、传感放大和分散控制块（SmU/DCU）、气缸控制块（CCU）、空气燃料控制系统。其中主控制块为系统的核心，负责速度、负荷的控制、吸气点火系统及机组起停和保安报警，调节空气－燃料比。
以34SG为例，其主要参数如下：
气缸数：12,16,18
缸径：340mm
冲程：350mm
单缸功率：293/305kw
转速：720/750r/min
活塞平均速度：8.4/8.75m/s
平均有效压力：14-16bar
频率：60/50Hz
热耗率：8790kJ/kwh
2.德国manB&w公司的双燃料柴油机
燃气－轻柴油双燃料系统是采用直接或间接喷射少量柴油燃料进入燃烧区，以相当高的点火能量引发天然气、空气混合物的燃烧。由天然气输送管网来的燃料气体通过独立的进气阀喷射进入各独立的气缸外侧空气中，天然气的喷射与进气阀的开度同步，天然气与空气混合物在气缸中被压缩，由于混合均匀，防止了局部燃烧高温，同时由于较大的过剩空气量，大大减少nox的生成。
点火所需的能量来自于预燃室的点火喷嘴，引燃燃料通过小型喷射泵喷入预燃室，柴油在缺乏空气的初始条件下进行预混燃烧，然后进入主燃烧室，燃气、空气混合气稀薄燃烧，降低了燃烧循环的温度，避免产生氮氧化物。所需的引燃燃料量只占柴油机总燃料消耗量的1%。燃油喷射系统在运行中始终处于备用状态，一旦供气中断，机组可立即切换至燃轻柴油运行，保证机组连续安全运行。
机组控制系统包括了双燃料运行中所有控制、调节和监控，以及燃气控制和负荷控制。燃气控制包括机械式主节流阀、过滤器、双联燃气阀、冷凝液排放装置和气动燃气调压阀。
目前该公司推出的主导机型为32/40DG机，其功率范围为2400kw～7200kw，主要技术参数如下：
气缸数：6,7,8,9,12,14,16,18
缸径：320mm
冲程：400mm
单缸功率（甲烷值80-100）：385/400kw
转速：720/750r/min
活塞平均速度：9.6/10m/s
平均有效压力：19.9bar
频率：60/50Hz
油耗率：8460kJ/kwh
这类双燃料机主要用于连续发电，运行方式以燃天然气为主，轻柴油作为备用燃料，大大提高了电厂运行的可靠性。
3.奥地利JenBaCHeR公司的燃气机
JenBaCHeR公司是较早专门研制燃气机的公司，它的燃气机有六大系列十几种型号，缸数从6至20缸，缸径116至190mm，可燃用高热值的天然气，也可燃用低热值的污水、污泥沼气、垃圾填埋气，还有煤层气、化工厂及工业生产中的可燃气体等。燃气机为该公司的主导产品，广泛运用于世界各地。它的Leannox控制系统可稀释混合燃气，结合带保护的电火花点火系统，自动调节燃气机使之能高效燃烧所有燃气，达到低排放量，保证nox排放低于500mg/nm3，Co排放低于650mg/nm3。
以JmS616GS-n.L机型为例，其参数如下：
气缸数：16
缸径：190mm
冲程：220mm
输出电功率：1942kw
转速：1500r/min
活塞平均速度：11m/s
热耗率：8930kJ/kwh
三、利用燃气机热电联供
燃气机的余热有三个来源，燃气机的高温烟气、高温缸体及增压空气冷却水和油冷却水。其中最主要的是燃气机的排气，因其温度一般在400～500℃，含大量余热，通过在烟道上加装热交换器可将余热转换为蒸汽或热水。高温缸体及增压空气冷却水温度为90～95℃，油冷却水温度为70℃左右，均可通过热交换器供热水。
燃气机的余热有多种用途，主要有三类：再发电、供热、制冷。而从具体形式来说，可以根据用户需要，形成多种组合。如余热锅炉产生的蒸汽可用来带动汽轮机发电，或直接供热用户，作为生产工艺过程中的干燥、燃烧空气干燥等，也可以通过吸收式冷却器制冷，供工厂或居民住宅；温度不同的高温缸体及增压空气冷却水和油冷却水，通过热交换器串联后供用户热水，作为工艺用热、地区用热、也可在余热锅炉蒸汽发电时加热汽机凝结水。
燃天然气的燃气发电机组热和电的输出情况见下表（以瓦锡兰机组为例）：
机型电力输出
（mw）蒸汽流量
（t/h）蒸汽输出
（mw）热水流量
（t/h）热水输出
（mw）
12V25SG2.11.81.1161.1
16V25SG2.82.41.5211.5
16V28SG4.02.62.0201.4
18V28SG4.52.81.8221.5
16V34SG4.883.02.2271.9
18V34SG5.53.42.5312.1
注：供蒸汽参数为8bar，170℃；供热水参数为：85℃；进水温度：25℃。
四、燃气机电站的特点
1.效率高
燃气机机组效率在40%以上，如以合理的热电联供方式运行时，热效率可达80%以上，节能效果明显。
2.污染小
污染物的排放大大低于燃煤及燃油电厂，无需高烟囱，可建于城市中心。同时采用隔音效果好的室内布置，无噪声污染。
3.工业水量少
机组冷却水采用闭式循环，不需大量冷却水，对水源要求不高，有少量工业水即可。
4.运行灵活，费用低
热电联供的燃气机电站可满足分散供热要求，不需铺设大量供热管网，节约了运行管理费用。电站一般布置两台以上机组，以适应不同热负荷及电负荷要求，运行更加灵活方便。
5.安装简便，维修方便
由于燃气机非高速旋转机械，且采用了底板弹簧隔振装置，对设备基础要求较低，安装较为容易。维修工作可在现场完成。
6.与燃气轮机相辅相成
燃气机的应用并不排斥燃气轮机，因其单机功率多在1～15mw，而燃气轮机的主导机型在20mw以上，并且趋势是发展大功率机组，二者并不冲突，各有市场，相辅相成。
五、前景
燃气机在中国的应用可能只是时间的问题。首先从燃料上来说，中国已经明确表示，在今后20年内，天然气工业会有一个较大的发展，相应的以天然气为燃料的电力工业也会得到较大的发展，这对缓解能源供需矛盾，优化能源结构，改善大气环境质量将起重要作用。其次从需求上来说，随着我国生活水平的提高，人们对供热、制冷质量的要求将更高，购物中心、医院、宾馆、体育场、居民小区等有可能采用燃气机实现热电冷联供，并且在规划时就予以考虑。另外从环保角度来说，也会鼓励在城市中采用污染小的燃气机电站。
目前国内柴油机制造厂尚未成功开发出燃气机，进口机组较高的价格限制了它的大规模使用，但只要燃气机能国产化，其应用前景还是很乐观的。
生物油燃料与天然气篇9
关键词：LnG；运输船舶；应用
在社会经济不断发展的过程中，社会对于运输的要求也变得越来也高。我国内河水运资源比较丰富，应该充分利用这一优势条件去提高运输质量。内河水运的发展，不仅能够带动沿河地区的经济发展，而且也是现代综合运输体系的重要组成部分。可是在内河运输不断发展的过程中，内河运输发展与生态环境保护之间始终呈现相互制约的状态。为了解决这一现象，提出了内河水运绿色发展的理念，即在水运发展的过程中，对水生态环境进行保护，减少废弃物排放对水生态的破坏，同时节约自然资源，促进社会经济的可持续发展。而液化天然气-LnG作为内河船舶动力燃料，它将能有效的降低废物排放、节约能量，对于内河绿色水运的发展带去促进作用。通过LnG在船舶中的运用，将能有效的降低环境污染、优化动力系统，促进内河水运发展和生态环境的保护。
一、LnG混合动力技术节能的原理分析
柴油―LnG双燃料系统是允许柴油机同时使用柴油和天然气作为发动机燃料的混合燃料技术。船用柴油-天然气（LnG）电控喷射双燃料系统能够在现有的船用柴油机上加装LnG燃料供给系统，将单一的柴油发动机转化为双燃料发动机。柴油变成用于点燃压缩状态下天然气的引燃燃料和部件的剂。通过接收传感器的信号，中央电控单元（eCU）将严格限制柴油的供应量并控制喷射到进气道用于驱动发动机的天然气喷射量，天然气替代率可达60%-80%。
船舶在使用了这种双燃料之后运营的灵活性就会得到一定的增强，如果在柴油供给比较紧张的情况下，船舶的运营也不会受到影响。在LnG的组成成分当中基本上不含硫成分，天然气在燃烧的过程当中也不会产生氮氧化物，所以如果是从环境保护的角度来分析LnG的话，LnG要比柴油更具有优势。
二、LnG混合动力的技术分析
在布置实船改造设计的总平面图时，是把LnG储罐露天布置在船舶的主甲板之上，在LnG的储罐和船主甲板的舱室之间应该要设置隔离空间，这样才能够把LnG储罐和船员居住的舱室以及机舱分开。另外还需要在车用发动机柴油-LnG混燃系统上，根据船用主机的实际特点进行改进，成功的研发出了船用柴油机在低中速状态下的油气混燃系统，同时成功的进行了台架试验和实船实验。LnG储罐在外壳和内容器之间的夹层应该要安装高真空多层缠绕的绝热形式。外壳和内容器之间要用环氧玻璃钢来进行支撑，这样强度和绝热效果才能够到达理想效果。内容器需要设置防波板，船舶在航行的过程当中的晃动对储罐内的液体影响才能够有效的减小。在实船的电气系统改造设计中采用了系数法以及三类负载法等研究方法，另外还需要在LnG储罐和机舱分别安装一些气体燃料探测器，当可燃气体泄漏的时候就会自动报警。
三、LnG在运输船舶上应用的效益分析
（一）LnG的经济性分析。首先续航的里程更长，LnG一般存储在零下162℃压力为0.1mpa的储罐当中，它的体积大约是标准大气压常温状态下液体的1/625。LnG单位体积的能量密度比较大，这样LnG船舶的续航里程就会比较长，在进行加注的时候次数就会少一些，将能够有效的节约时间，船舶在实际的运营过程当中成本就能够得到有效的降低。其次是燃料的费用比较低，通过对LnG和0号柴油的热值对比可以知道，1吨的LnG热值相当于1.15吨0号柴油的热值。所以如果使用LnG作为燃料的话，费用就会节约很多。第三是维护的费用比较低，在LnG的组成成分当中，辛烷值比较高，所以LnG的抗爆性、燃烧性以及冷启动性都比较好，燃烧室以及气缸的磨损和积碳比较小，这样零部件的损害就会小一些。所以在对发动机进行维修的过程当中就能够节约一定的费用。
（二）LnG的安全性分析。首先LnG具有很高的安全性，LnG一般都是存储在零下162℃，而燃点为650℃，就算不小心造成了LnG的泄漏，也会形成一个低温区，在短时间内是很难燃烧的；LnG的密度比较小，在泄漏之后很快就会挥发，不容易聚集。其次是LnG的储罐具有很高的安全性，因为LnG在液化的过程当中除去了水分和硫化物，那么燃烧对储罐的腐蚀程度就会降低，储罐的安全性和可靠性就会得到提高。
（三）LnG的环保性分析。LnG作为船舶动力燃料，将能够有效的对生态环境进行保护。LnG的主要化学成分为甲烷，燃烧后不会产生残留物质，这样将能燃烧得比较的干净。与一般柴油燃料相比，LnG中硫、氮等物质的含量很少，基本上不会含有铅、苯等有害物质。通过对相关数据分析，燃烧后产生相同热量值的LnG和柴油，产生的二氧化碳气体量，LnG排放量相对柴油要少很多。所以，在船舶中使用LnG，将能有效的降低尾气污染，对全球变暖起到一定的抑制作用。同时，由于LnG的物质组成比较的稳定，因为不含硫、灰尘等杂质，其在燃烧的过程中将比较的稳定，其空燃比也将能有效的进行控制，这样就保证了船舶的发动机能够平稳的进行运作。由于LnG燃烧后没有残留物质，所以气缸也不容易产生积炭，发生腐蚀现象等，这样将能有效的降低发动机运转中发出的声音，减少噪音污染。
结束语：
总而言之，通过对LnG在运输船舶上应用的讨论与分析，知道了LnG对内河船舶的动力燃料结构进行了有效的改善和优化，减少尾气排放，明显的表现出生态环境保护的效益，也能够有效的促进内河水运的快速发展，推动内河绿色水运的发展，为社会经济的可持续发展带去一定的帮助。
参考文献：
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生物油燃料与天然气篇10
[关键词]LnG；渔船；节能减排
0引言
据统计，截至2012年底，我国渔船保有量达106.99万艘，其中，机动渔船69.56万艘，已占渔船总数的近70%，高居世界第一，且基本以燃油为动力，全国机动渔船总功率达2173.57万kw。由于燃油渔船排放有害气体和颗粒物体量巨大，近年来，动力渔船已逐渐成为我国近海和内河流域水质严重污染的主要因素之一，引起社会各界的强烈关注，因此推广低碳环保的动力渔船成为大势所趋。
前几年，主要围绕油电混合动力系统、余热利用技术、船机桨优化匹配技术、燃油添加剂及节油装置等手段开展渔船节能环保工作，但由于相应的科学技术还处于很低的应用水平或未真正应用，并未达到广泛推广的价值。在这种背景下，为了寻找更加适合并能快速推广的渔船节能环保新途径，中海石油气电集团牵头率先在全国开展了把清洁能源液化天然气（LnG）应用于渔船燃料的科研工作，2011年9月，油气混燃改造的“津汉渔04203”号渔船顺利试航，证明了LnG动力船舶已具备进一步推广的条件。2011年10月11日，渔业船舶检验局与中海石油气电集团签署战略合作框架协议，双方确定在LnG绿色能源推广应用及LnG渔船规范与标准化建设领域进行合作，即在全国正式启动“LnG能源上渔船”战略，并力争在“十二五”期间使LnG作为动力燃料全面应用于渔船，从而减污减排，惠农惠渔。根据双方协议，将选择天津市和广西壮族自治区作为首批产业化试点率先启动改造，试点成功后再在全国推广。目前，在天津改造的20艘渔船已经下水，试验效果符合预期。同时，LnG动力渔船的独特优势以及推广的主要障碍也逐步显现。
1LnG动力渔船发展的独特优势
1.1环保性能优势
天然气是以甲烷为主的一种清洁能源，与其他化石燃料相比，天然气的污染物排放水平最低（见表1）。
在相同能量输出下，天然气的二氧化碳排放比石油降低近30%，氮氧化物、硫化物和微小颗粒物的排放也都比石油减少80%以上。LnG被誉为“能源皇冠上的明珠”，其在液化过程中基本去除了氮氧化物、硫化物和颗粒物，环保性能比天然气更优异。
1.2经济性优势
目前北塘渔港一艘普通木质渔船一年需要消耗柴油1.7万L，费用在13万元左右。根据中海石油气电集团对渔船改造的试验情况，经改造后渔船变成LnG-柴油混合燃料船舶，LnG对柴油的替代比率达到70%，每艘渔船加装的LnG罐可压缩325标准立方米的天然气，动力约等效于300L柴油。LnG目前市售价格约4.5元/m3，而柴油价格约8元/L，预计一艘渔船每年为渔民节省燃料费用3万元左右。也就是说，渔船每年的燃料费用可以节约20%以上。据统计，全国渔船每年燃油消耗约800万t。如果都改造成LnG-柴油混合动力渔船，则全年可以节约100亿元以上的燃料费用；如果改造成纯LnG动力船舶，其经济效果将会更加明显。
1.3安全性优势
由表2可以看出，LnG储存温度为-162℃，一旦发生泄漏，由于巨大的温差效应，会瞬间气化成天然气，而天然气的密度小于空气，极易扩散，再加上其爆炸极限范围很窄，燃点非常高，通常不会发生爆炸。中海石油气电集团与中国航天三江集团在湖北试验场地通过强力碰撞、炮弹击穿等方式多次对LnG储气瓶进行安全试验，由于LnG储气瓶的特殊设计，发生泄漏甚至爆炸的几率基本为零，非常安全。
1.4其他有利因素
通过表2可以看出，LnG燃料的热值比柴油高，因此其续航能力更强。实验证明，LnG-柴油双燃料发动机的寿命也比传统柴油机更长，达到79.9年，比一般船舶本身的寿命都要长。Ⅲ此外，2013年年底之前，国家将出台关于LnG动力船舶的相关技术标准和规范，这将会更好地引领LnG动力渔船的发展。
2LnG动力渔船快速发展面临的
主要障碍
2.1缺乏政策和资金支持
根据天津市试点的情况，该批改造船舶每艘改造费用为8万元，这批资金由中央财政负责拨付，但试点之后进行推广时所需的改造资金还没有出台政策支持。让本来收入并不宽裕的普通渔民一次性拿出8万元进行改造并不现实，因此推广压力非常大。为了我国水域的环境保护，亟需在国家层面出台相关政策支持。此外，为了减轻渔民的负担，农业部于2006年出台了渔船燃油补贴政策，当汽油价格高于4400元/t、柴油价格高于3780元/t时，就会实行价格补贴机制，年补贴额度等于渔船主机功率与补贴用油系数的乘积。各地补贴用油系数根据本地实际情况制定，以2010年的山东荣成为例，拖网渔船的补贴用油系数是1266.8元/kw，则一艘441kw的拖网渔船一年的燃油补贴为55.8万元。但如果按照天然气对柴油的70%替代率进行改造，以2010年的LnG价格进行测算，可以节省51万元的燃油费用，低于燃油补贴额度。因此，如果不出台LnG燃料的相关补贴政策，渔民改用LnG燃料的动力就会因为不经济而大大减弱。
2.2渔船老旧情况严重
渔业船舶检验局表示，我国海洋渔业的现状与国家需求极不相称，海洋渔船呈现“五多五少”特征：小型渔船多，大型船舶少；木质渔船多，钢质渔船少；老旧渔船多，新造渔船少（全国海洋渔船船龄普遍偏高，船龄10年以上的渔船占60.8%）；沿岸渔船多，远海渔船少；能耗投入多，效益产出少（目前渔船燃油生产性成本投入已占捕捞总成本近70%）。按照2002年出台的《渔业船舶报废暂行规定》，捕捞性渔船的报废年限为20年，而我国60.8%的船舶已经接近报废年限，再进行一次性投入巨大的LnG燃料设备改造，其意义已不大。
2.3渔船LnG动力产业链不完善
渔船LnG动力改造工作在全国已经开展了3年多的时间，但是最关键的加气站设施却还未建成一座，目前主要依赖加注车临时开展加注工作。此外，更加灵活的趸船加注设施的设计和生产还未提上日程，LnG物流罐柜车以及卫星储存站等物流供应保障设施也不完善。在LnG船舶加气市场未大规模推广之前，这些物流及加气设施也很难得到快速发展，这显然严重制约了LnG船舶的快速发展。另一方面，我国渔船用于保鲜和空调等方面的制冷能耗占全船能耗30%～40%，如果LnG的冷能能够再利用到渔船的制冷系统，不仅有利于节能减排，还可以节省一大笔燃料费用。然而目前，渔船LnG冷能利用技术还没有开始应用，这显然也不利于LnG渔船的快速推广。
2.4LnG储罐占用船体空间较大
由于LnG的密度比柴油低很多，同样能量的输出需要配置柴油罐2倍体积的LnG储罐，再加上为了安全，LnG燃料对于船舱和管线的要求非常严格，需要占用较大的船体空间，从而挤占了船体的可用空间，影响了船舶所有人使用LnG燃料的积极性。
3LnG动力渔船快速发展的对策和建议
3.1加大宣传力度
LnG具有经济、环保、安全、续航能力强等诸多优点。LnG燃料渔船的推广，不仅能推动清洁能源的广泛利用，更能大力促进我国渔业经济的发展以及生态环境的保护。由于LnG燃料对我国渔民来说还是新鲜事物，仅仅靠中海油、中石油等LnG供应企业呼吁是远远不够的，应该从国家层面全面加大对LnG燃料的宣传力度，使广大渔民真正了解使用LnG燃料的好处，提升使用LnG燃料的主动性。
3.2加大政策和资金扶持力度
新鲜事物的推广不仅要靠宣传，还要有针对性的政策和资金支持。当前，我国应该尽快出台类似于燃油补贴政策的LnG燃料补贴政策，打消渔民对于LnG可能会产生涨价风险的疑虑，增加LnG经济性的砝码。此外，由于渔船改造需要一次性投入大量的资金，购买新型LnG渔船的价格也比普通渔船高出20%左右，而普通渔民家庭财力有限，因此，在国家层面需要出台相应的补贴政策，其标准可能无法与试点情况一样全部由国家承担，但是可以针对各地渔民的经济情况，尽量减轻渔民的负担。这需要有关部门和能源企业共同研究并出台一套既符合实际又能加快LnG渔船发展的补贴新机制。
3.3尽快完善LnG动力产业链
尽快开展沿海和内河LnG加注站的规划和建设，尤其是在已经开展试点的天津、广西沿海及长江流域，尽快布局加注站和移动加注设施，不能因无法加气而耽误正常的渔业生产，物流罐柜车以及卫星站建设也需尽快配置到位，若无可靠的资源保障，是难以说服渔民改用LnG燃料的；加快渔船LnG冷能利用的研究和应用，进一步增强LnG燃料的竞争力；同时，造船企业要大力推进渔船LnG储罐利用空间的优化设计研究。
3.4同步淘汰老旧渔船
我国渔船老旧情况严重，且大多都是木制船舶，其本身安全系数较低，对渔民的生命和财产安全影响较大，因此，要借此次LnG燃料推广的契机，通过出台以旧换新等激励政策，加速淘汰一批老旧渔船，进而达到节能环保的目的，同时增强渔民人身和财产的安全保障。